灭火剂与阻燃材料 本文关键词：灭火剂，阻燃，材料
灭火剂与阻燃材料 本文简介：灭火剂与阻嫉材料轻质隔热材料的现状与应用郭振刚，吴颖捷，赵(公安部天津消防研究所壁，刁晓亮，天津300381)摘要:介绍了目前应用较广的几种轻质隔热材料的现状，浅析了轻质隔热材料在胆燃、防火、封火方面的特性、分类及应用情况。对国内外几种轻质隔热材料的应用现状做了对比，提出轻质隔热材料的发展方向。关键
灭火剂与阻燃材料 本文内容：
灭火剂与阻嫉材料
轻质隔热材料的现状与应用
郭振刚，吴颖捷，赵
(公安部天津消防研究所
壁，刁晓亮
，天津300381)
摘
要
:介绍了目前应用较广的几种轻质隔热材料的现
状，浅析了轻质隔热材料在胆燃、防火、封火方面的特性、分类
及应用情况。对国内外几种轻质隔热材料的应用现状做了对
比，提出轻质隔热材料的发展方向。
关
键词
:不然性;胆燃材抖;防火材料;氧指数
中
图分
类
号:X924，TU5
文献标识码:B
文
章
编
号:1009一0029(2007)04一0433一03
1
轻质隔热材料的现状及应用
轻质
隔
热
保温材料一般指密度小(小于20kg/
m3)、有一定特性及功能的材料。按材质和成分，轻质
材料大致有以下几种类型。
1.1
有机化学合成类
有
机
化
学合成类材料包括聚苯乙烯泡沫、橡塑海
绵、PVC泡沫塑料、钙塑板、聚氨醋泡沫及酚醛泡沫等
材料。这些材料具有质轻、保温效果好等特点，被广泛
应用在冷库、冰箱、复合彩板、油品储罐、输油管道及轻
型内墙体夹芯、吊顶板、吸音板等。
1.1.1
聚苯乙烯泡沫
该
材
料
密度为25一50kg/m3、导热系数为0.014
W/(mZ·K)，具有吸水率小、尺寸稳定性好及电性能
好等优点。但力学性能差，易脆裂，不宜在户外使用。另
外聚苯乙烯泡沫不耐热，耐温低(76~93
℃)，易燃烧
(氧指数为19%)，而且燃烧中产生大量有毒气体。根据
GB5o222一95《建筑内部装修设计防火规范》要求，泡
沫材料必须做阻燃处理，燃烧性能达到B:级方可使
用。石油化工企业设计防火规范中规定要求达到Bl
级。在不改变泡沫板材的整体性能、特别是不改变密度
的情况下，燃烧性能达到Bl级是非常困难的。国内家
电、仪器仪表、小型设备的包装内的防护材料，大多采
用聚苯乙烯泡沫材料。如作为阻燃材料使用时，可添加
阻燃剂做成阻燃型。
国内
有
将
聚苯乙烯泡沫板作为轻型墙体芯材的，
经检验耐火极限小于lh。其原因是高温作用下，聚苯
乙烯泡沫软化收缩造成空壳现象，温度迅速从受火面
向背面传递，使背火面温度升高而降低了耐火极限。
1.1.2
聚氨醋泡沫
不论
硬
泡
还是软泡都是国内用量比较大的一种隔
滴防科争与技术2007年7月第26卷第4期
热保温轻质材料。其质轻(容重40一60kg/m3)、隔热保
温好、导热系数为0.023~0.o3ow/(mZ·K)，特别是
可以施工现场发泡，减少运输困难及运费高的难题。不
经阻燃的聚氨醋泡沫氧指数为”%，属易燃品。聚氨醋
泡沫不论阻燃与否在燃烧中产生大量的有毒烟雾，最
大烟雾密度高达9%。因聚氨醋泡沫使用不当引起的
火灾造成恶性事故的案例近几年来屡有发生。根据有
关标准和防火规范要求聚氨醋泡沫必需要进行阻燃处
理，达到BZ级(氧指数)26%);有的规范要求达到Bl
级(氧指数)32%)方可使用。从目前国内外的阻燃技
术来看，在树脂不造成沉淀状态和保证泡沫材料的理
化性能的前提下，很难达到阻燃Bl级要求。
Ll.3
酚醛泡沫材料
以
甲
阶
酚醛为主体，经发泡而制成的阻燃防火板
材，其耐热保温性能与聚氨醋泡沫相当，导热系数为
0，o43w八m“·K)，酚醛泡沫材料阻燃性能较好，不
添加阻燃剂其氧指数达35%以上。在空气中不燃烧，在
火焰中不熔、不滴落、只炭化、不收缩、低烟、低毒，经检
验最大烟密度为5.7%，这是聚苯乙烯泡沫和聚氨醋泡
沫无法比拟的。经检验，厚40
mm酚醛泡沫板作墙体
芯材其耐火极限大于Zh，背火面最高温度为78
‘C(标
准规定耐火极限背温不超过180
℃)。因酚醛泡沫密度
大、吸水性能好、在插花业占有很重要的地位。但酚醛
泡沫整体强度差，而且成型条件要求较高，现场发泡困
难等。少量喷射成型设备为国外高价进口，因此目前还
不能形成商业化生产。
1.2
矿物纤维类(不燃、防火材料)
国
内矿
物
纤维类材料主要有硅酸铝纤维棉、矿渣
纤维棉、岩棉、玻璃纤维棉、海泡石纤维棉等。因这几种
隔热保温轻体材料具有不燃性特点，作为防火门和软
质防火卷帘门芯材及轻型墙体防火芯材在国内被广泛
的使用。其不足之处:短纤维对人呼吸系统造成危害;
板材强度差;虽能在一定强度上起到隔热作用，但不能
有效阻隔烟气的流窜。
1.2.1
硅酸铝纤维棉
硅
酸
铝
纤维棉是由硅酸铝矿石经高温熔融拔丝制
成，其主要成分为硅酸铝，纤维棉也叫陶瓷棉，导热系
数为0.044一0.o82w/(mZ·K)，耐火温度为700一
433
万方数据
1300‘C，硅酸铝纤维棉的耐火和隔热与硅酸铝含量
和纤维密度有关。硅酸铝含量高，纤维密度大，耐火温
度高、隔热好。硅酸铝纤维棉在国内用量比较大，用其
制成的毡，可以做高温炉的隔热保温套，防火门的芯
材;用其织成的防火布可以做防火包袋;与毡配合作防
火隔断及软质特级防火卷帘门。
1.2.2
矿渣纤维棉
矿
渣
纤
维棉是由金属冶炼过后残留的矿石废渣，
经高温熔融拔丝制成，其成分比较复杂。导热系数为
0.044一0.082W/(mZ·K)，耐火温度为600~800‘C，
含渣量高，容重大。可用做防火门和防火墙的芯材，其
耐火极限长短和毡板压制密度有关。
1·2.3
岩棉
岩
棉是
由花岗岩、玄武岩等岩石经高温熔融拔丝
制成，其主要成分为硅钙化合物，导热系数为0.04~
0.082W/(m么·K)，耐火温度为600‘C左右。可用做防
火门和防火墙的芯材，其耐火极限长短和毡板压制密
度有关。
LZ.4
玻璃纤维棉
玻
璃纤
维
棉由玻璃粉或废玻璃经高温熔融拔丝制
成，其主要成分为二氧化硅，导热系数为0.082W/(m“·K)，耐火温度为60一100
℃。织成玻璃纤维布，可
用做管道保温材料的防火包袋。
1.2.5
海泡石纤维棉
海
泡
石
纤维棉是一种天然的非金属矿物质，导热
系数为0.030~0.038W八mZ·K)，1一3mm纤长松
散密度为110一15okg/m3，耐火温度为600rC。以其为
主体配制的涂料，具有极高的隔热保温性能。
1.3
无机矿物类(不燃、防火耐火材料)
该
类
材
料用量最大的是膨胀蛙石、膨胀珍珠岩及
型材;另外还有硅酸钙保温绝热轻体材料，海泡石保温
隔热材料，均属不燃性A级。
1.3.1
蛙石
蛙
石
是
一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐，因其
受热膨胀时呈挠曲状，形状酷似水蛙，故称为蛙石。蛙
石是含水性硅酸盐类的一种云母状矿物，成分中除镁、
铁、硅、铝外，还含有8%~13%的结晶水。膨胀蛙石是
蛙石矿片经加热到600~900‘C时单片线膨胀10倍左
右制得。膨化后的蛙石呈颗粒状，1~3mm颗粒松散
密度为110一18okg/m3，导热系数为0.047~0.074
W/(mZ·K)，耐火温度为700一1200『C。膨胀蛙石具
有防火、隔热、保温、吸湿、耐冬、抗菌、吸音等特点。用
于火车、轮船、飞机的隔板和建筑物吊顶。
用
质
量
一般的膨胀蛙石模压成型做成的防火板，
434
由于在高温中易变形、失重粉化、其耐火极限时间较
短，不宜做甲级防火门芯和复合耐火墙材。
1.3.2
膨胀珍珠岩
膨胀
珍
珠
岩是由珍珠岩矿石砂加热至070一100
℃时膨胀8~15倍制得。其主要成分为钙、镁化合物，
导热系数为0.044~0.048W/(mZ·K)。膨化后的珍
珠岩呈颗粒状，1一3mm颗粒松散密度为60~110kg/
m3。膨胀珍珠岩是一种优良的绝热材料，耐火温度最
高达130
‘C。膨胀珍珠岩被广泛地应用在建筑、化
工、冶金、农业、消防、环保等部门。经压力机压制而成
的膨胀珍珠岩板材整体性好，具有耐火、耐水、隔热、保
温、隔音、环保、质量轻、成本低等特点。
用
该
材
料做防火门芯，高温受火状态下可以保持
较高的强度和整体完整性，并且不炸裂，不产生裂纹，
具有优异的隔热性能，是硅酸铝纤维最佳的替代物。即
将实施的防火门国家标准中增加了耐火极限大于或等
于Zh的指标要求。用该材料做防火门芯是最佳选择。
用该
材
料
做防火隔断墙芯耐火极限高，无毒无味、
无放射性、对人体无害、属绿色建材。采用膨胀珍珠岩
板材做板芯，钢丝网作骨架，表面喷抹水泥砂浆，是建
设部大力推广的新型墙体材料;板芯和水泥砂浆粘结
性能好，墙体强度高，隔热、保温、隔音，符合国家提倡
建筑节能的要求。
用该
材
料
做冷库隔热保温耐火墙体，替代泡沫塑
料材料和国际接轨是大势所趋。
用该
板材
做彩板芯材，可以满足钢结构框架建筑
的要求。‘
膨胀
珍
珠
岩属环保材料。无污染、进人田地可起到
疏松土壤，增加土壤透气性及保水性的作用，有利于植
物生长。
1.3.3
硅酸钙保温绝热轻体材料
硅酸
钙
保
温绝热轻体材料以二氧化硅和氧化钙为
主要原料，经高温高压反应，配以增强纤维和无机辅
料，压制成型。硅酸钙板密度约2。~42okg/m3，最高
使用温度为1100C，导热系数为0.062W/(mZ·K)，
主要用于窑炉节能保温。由于压制成型的板材尺寸小
和成本高等不足，使用受到限制。
2
国内外应用现状对比_
()1
国
内
大量使用聚苯乙烯泡沫。如几乎所有物
品内包装、装饰性雕刻物、建筑构件保温夹芯、饭盒、保
温箱、防火墙芯等。大部分发达国家早已不生产、使用
聚苯乙烯泡沫。
(2)
国
内
大量使用聚氨醋泡沫。如管道保温、冰箱
Fir
e
sc
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ce
a
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T
ec
hn
olo
gy
，J
ul
y
2007，VoI26，No.4
万方数据
及冷库保温材料、建筑构件保温夹芯等。部分发达国家
使用改性聚氨醋泡沫，做冰箱及冷库保温、建筑构件保
温夹芯等。
()3
国
内
酚醛泡沫材料生产、使用量不大。如插花
材料、保温防火板及防火墙芯。20世纪80年代，发达国
家大量生产酚醛泡沫材料，广泛应用在插花业、航天
业、冰箱及冷库保温材料及建筑构件保温夹芯。
(4)
国
内
矿物纤维类材料生产、使用量比较大。如
重质油罐保温材料、加热设备保温夹芯、防火门及防火
墙芯材、彩板保温芯材等。发达国家禁止生产、使用矿
物纤维类材料。
()5
国
内
膨胀蛙石、膨胀珍珠岩材料及型材使用量
比较大。如:建筑L做屋顶保温层、设备管道保温材
料、防火板及防火墙芯材等。硅酸钙保温绝热材料使用
量较小，如冶炼工业窑炉节能保温、钢结构防火保护
等。国外膨胀蛙石、膨胀珍珠岩、硅酸钙保温绝热材料，
早在20世纪90年代就已有报道，用作保温、隔热、防火
保护等用途。据报道，德国富豪夫结构物理研究所取得
专利的一种新绝热材料“石膏泡沫”，该材料隔音绝热
性能相当于或超过矿物纤维、聚苯乙烯泡沫及聚氨醋
泡沫。
3
轻质隔热材料发展方向
联
合
国
环境开发署对破坏地球臭氧层的氟立昂生
产、使用、储存早有规定，在中国以氟立昂为原料的气
体灭火剂已经全部停产。据了解，联合国环境开发署和
国家环保局正在对泡沫塑料生产单位进行调查和指
导，做出尽快停止以氟立昂为泡沫塑料发泡剂的决定。
聚苯乙烯泡沫、聚氨醋泡沫及酚醛泡沫材料均在其中。
由于改用新型发泡剂最终效果需要较长的时间验证，
其中也包括阻燃材料匹配的研究。为此，几种轻质隔热
泡沫材料的生产和使用，将在一定时期内受到影响及
限制。
值
得
注
意的是有机合成类的轻质隔热泡沫材料由
于自然降解非常困难，特别是聚苯乙烯泡沫根本不能
自然降解，造成极大的环境污染。从国家日趋加强和重
视环保角度来看，这类轻质隔热泡沫材料退出市场只
是时间的问题。
发
达
国
家响应国际卫生组织号召，已经立法规定
禁止使用矿物纤维类物质作防火门充填材料和建筑构
件材料;并禁止进口充填各种矿物纤维的防火门和建
筑构件。据了解一些发达国家已经采用无机矿物类材
料，如充填轻质硅酸钙、膨胀蛙石、膨胀珍珠岩的环保
型耐火隔热板材的防火门和建筑构件。目前，国内以膨
胀珍珠岩为主体材料，配以耐高温无机粘结剂，经压力
滴防科李与技术2007年7月第26卷第4期
机压制而成的板芯材料用在防火构件上已有报道。例
如:采用膨胀珍珠岩板芯、钢丝网架、水泥砂浆做成的
复合墙板;采用膨胀珍珠岩为板芯，两面复合防火板、
基板、饰面板做成防火门。面对和国际接轨国策及国
内外巨大的市场需求，建议国内使用轻质隔热材料应
以无机矿物类材料为主要的发展方向。
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Abstract:Thecurrentstatusofseverallight一weight
insu1ation
materialsextensively
used
in
themarketwas
introduced.
TheirPerformance
in
flame
retardance，fite
prevention
and
fireresistanceaswellascategoriesand
application
situation
were
analyzed。Comparison
ofthe
apPlicationstatusofthesematerialsbetweenhomeandabroad
wasmade·Thedevelopmenttendencyofthelight一weight
insulationmaterialswasPointedout.
Keywords:non一combustibility;flameretardancematerial;
fire一proofmaterial，exygenindex
作
者
简
介:郭振刚，男，公安部天津消防研究所耐
火构件研究室副研究员，长期从事阻燃剂、防火材料、
耐火构件等技术的研发工作，天津市南开区卫津南路
110号，300381。
收稿
日期
:2007一01一20
435
万方数据